纤维素基复合吸附材料的研究进展

纤维素是自然界中储量最丰富的可再生生物高分子聚合物,价格低、可生物降解,被广泛应用于水资源污染吸附领域.单纯的纤维素吸附材料较为环保,但存在吸附能力差、功能单一等不足.纤维素通过与其他物质复合制备成纤维素基复合吸附材料可以弥补这些劣势.因此纤维素基复合吸附材料的开发利用对缓解水资源污染有着重要的意义.文中总结了近年来纤维素基复合吸附材料的最新相关研究,介绍了纤维素与氧化石墨烯、金属氧化物、矿物质、单宁、金属有机骨架等制备复合吸附材料的研究进展,并对纤维素基复合吸附材料的发展前景进行了展望.     

纤维素基气凝胶功能材料的研究进展

纤维素气凝胶具有低密度、高比表面积及高孔隙率等特性,并且在增强力学性能、改善疏水吸油性能、提高耐热温度和生物抗菌等多种领域具有良好的发展潜力。介绍了纤维素气凝胶材料的制备流程,并着重综述了各种纤维素气凝胶材料及纤维素衍生物功能气凝胶材料的最新研究进展,最后对纤维素基气凝胶材料的未来发展进行了展望。     

纤维素改性材料对重金属吸附性能的研究进展

近年来,工农业排放的重金属离子产生了严重的水体污染;这些重金属离子浓度低,通过吸附法可以有效处理这些污染问题。吸附法的关键在于高效吸附材料的设计和制备。纤维素是可再生的高分子聚合物,具有储量丰富、来源广泛等优点,纤维素材料经过改性后对重金属离子具有良好的吸附能力。介绍了纤维素的结构特点、吸附原理和不同改性方法,重点比较了纤维素的物理改性、直接化学改性和接枝改性等不同改性方法和对重金属离子的吸附的影响,并展望了纤维素基吸附材料的发展前景和方向。     

纤维素基气凝胶材料及其应用研究进展

现代工业的快速发展,石油基聚合物过度消耗引发了非可再生资源短缺和环境污染双重危机,同时也激发人类利用天然高分子材料创造绿色新材料。纤维素作为地球上当今自然界中储量最大的天然高分子原材料,由于其极强的可再生性,广泛的应用,低廉的成本,良好的生物相容性和易降解性备受关注。与此同时,纤维素气凝胶作为继无机气凝胶及杂化聚合物气凝胶之后逐渐兴起的第三代气凝胶材料,在兼具传统气凝胶高比表面积、高孔隙率、低密度性质基础上融入纤维素材料可重复再生、易降解、相容性好等特性,同时还具备了良好的机械性能和延展性,在隔热、吸附、催化、电磁、生物医药等领域具有广泛的应用前景,成为了新材料研究的热点之一。从纤维素的溶解及纤维素基气凝胶材料的制备与改性入手,介绍了纤维素基气凝胶的性能提升及功能性开发最新研究结果,综述了纤维素基气凝胶材料在不同领域应用进展,并对纤维素基气凝胶材料的未来发展进行展望。     

纳米纤维素材料在重金属废水治理中的应用

纤维素是自然界中来源最广泛的天然高分子材料,近年来引起了能源、环境和材料等领域研究者的广泛关注。结合可再生生物质材料与纳米科技制备的纳米纤维素基重金属吸附材料具有可降解、可再生、环境相容性好、吸附量大、可选择性吸附等优势,是重金属治理技术重要的研究方向。然而,天然纳米纤维素在水体中会存在大量由羟基形成的氢键,导致材料的吸附容量降低、特异性吸附能力削弱。为此,一方面可以在制备纳米纤维素吸附材料时通过化学改性、酶化处理等手段引入活性基团或金属氧化物,提高材料分散性、特异性吸附性能和吸附容量等。另一方面,可将纳米纤维素与天然矿物、有机材料、氧化石墨烯等复合,制备高性能复合材料。纳米纤维素材料的化学改性研究相对成熟,但是酶法处理研究仍然处于起步阶段,目前有限的研究主要关注特定酶处理的反应进程及产物,缺乏多重适应性和工程应用性分析。在实际应用中,纳米纤维素除了直接制备粉末吸附剂外,往往制备成凝胶材料、杂化或复合材料等,或者进一步加工成纳滤膜、滤纸和过滤器等净水材料。基于此,本文从制备技术、吸附机理、改性强化和应用形式等角度简要介绍纳米纤维素基重金属吸附材料的最新研究进展,重点讨论纳米纤维素吸附材...     

胶原基复合止血材料的研究进展及展望

胶原蛋白可用于多种止血场景，并凭借优越的性能和易于获取的特点逐渐取代传统止血材料。然而，不同剂型的胶原止血剂都存在各自的缺陷，如力学性能差、粘附性差等。虽然提纯或交联改性胶原能在一定程度上获得改善，但作用有限，临床应用仍深受限制。天然生物及其衍生物材料是来源丰富的止血剂，具有生物相容性和良好的吸收和降解性能。广泛使用的材料包括壳聚糖、纤维蛋白胶、藻酸盐和氧化纤维素，以及近年来逐渐受到重视的传统中药材。因此，胶原蛋白与天然生物及其衍生物材料交联而成的胶原蛋白基复合止血材料，有望成为极具前景的生物医用止血材料。本文综述了不同类型胶原基复合止血材料的研究进展，总结了各自的优缺点，最后对胶原基复合止血材料的未来发展方向进行了探讨。     

纤维素基轻质多孔材料的研究进展

目的 纤维素基轻质多孔材料具有质轻、孔隙率高、成本低等优点,被广泛应用于吸附、催化、隔热等领域,但易燃、耐水性差等缺点限制了它的应用范围。通过复合改性可以改善上述缺点,并赋予其新的特性,因此需要充分了解功能化改性方法和复合轻质多孔材料的广泛应用。方法 通过追踪国内外纤维素基轻质多孔材料的功能化改性研究和应用进展,概述纤维素基轻质多孔材料的基本性质和性能,重点分析纤维素基复合轻质多孔材料的功能化改性方法和应用,详细介绍纤维素基复合轻质多孔材料在众多领域的应用。结论 将有机或无机材料与纤维素进行复合制成轻质多孔材料,可以实现阻燃、吸附、电磁屏蔽、导电、疏水、抗菌等功能,拓宽了纤维素基轻质多孔材料在包装、医用、电池等领域的应用范围。     

纳米纤维素材料在功能膜材料中的应用研究进展

功能(薄)膜材料是具有光电、磁性、吸附、分离、刺激响应等性能的一类产品,有十分广阔的市场需求和应用前景.然而功能膜的原料多以不可再生的石油资源为原料,这一缺点限制了其发展和应用前景,因此迫切需要开发具有绿色可再生特点的替代品以满足其发展需求.纳米纤维素材料(包括通过化学方法对其进行修饰的纳米纤维素衍生物)是随着纳米技术的发展应运而生的最有潜力的绿色可再生材料之一,在提高功能膜材料性能和促进其可持续发展中扮演着重要的角色.纳米纤维素材料目前在食品工业、水处理行业、新能源领域、电池制造等产业的功能膜中应用广泛.其在这些功能膜中的作用和优势主要体现在以下几方面:首先,具有高结晶度、比表面积和机械强度的纳米纤维素材料通常被当作纳米填料与功能膜基体混合,以起到增强力学性能的作用,根据需求还可以使用不同尺寸、不同形貌或不同表面改性的纳米纤维素材料以提高其与基体的结合强度,从而帮助功能膜达到理想的力学性能.其次,纳米纤维素材料由于本身具有良好的成膜性,可作为功能膜的基体材料.除了单独成膜外,纳米纤维素材料也可以与其他材料复合成膜,尤其可以和其他生物质材料制成表面平滑、阻隔性能良好的生物膜材料,在包装膜应用领域有着极大的潜力.再者,纳米纤维素的高吸水性、溶胀性和一定的吸附性能对需要一定液体的润湿性功能膜(如超滤膜)性能的改善有很大的帮助.最后,纳米纤维素材料由于稳定的结构、表面改性的多样性以及良好的生物相容性的优点,可以作为良好的载体材料及骨架材料与具有特殊功能性(如光电、磁性、响应性等)的材料结合,制备具有应用价值的功能膜材料,使得纳米纤维素材料在导电膜、电池隔膜和其他功能膜中发挥越来越重要的作用.相较于传统功能膜材料,纳米纤维素材料的引入将会为功能膜在提高性能、降低成本、增加生物相容性和促进绿色环保方面带来新的活力和生机.基于此,本文在大量文献的基础上,总结了纳米纤维素材料在包装膜、超滤膜、导电膜、电池隔膜和其他功能膜材料中的应用研究进展,分析了纳米纤维素材料在不同功能膜中的作用机理和应用优势,对纳米纤维素材料在功能膜材料中的进一步应用进行了展望.     

纤维素基先进功能材料的制备及其应用

纤维素是来源最为广泛的生物质资源,具有廉价易得,可再生等优点,可作为石化资源的替代品,制备品种丰富、性能各异的先进功能材料。综述了近年来纤维素基先进功能材料研究方面的重要进展,对其制备方法和应用进行了详细归纳和讨论。内容包括:力学功能材料、化学功能材料、光电功能材料等。涉及柔性显示器、药物载运、电子元器件模板、分离膜,超级电容器等领域的应用。文章最后对纤维素基先进功能材料的发展提出设想,并讨论了在发展过程中面临的关键问题,为纤维素基功能材料的深入研究和产业化应用提供有益的参考。     

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附性能研究进展

在可持续发展已成为全球各国共识的今天,合理且高效地研发及利用可再生生物质能源成为国内外各大课题组研究的热点及方向。而纳米纤维素作为典型的生物质可再生材料,将其应用到环境治理领域成为再好不过的选择。同时,以纳米纤维素为基体制备的气凝胶作为第三代气凝胶材料,具有高孔隙率、高比表面积、低密度、低介电常数和较高的吸附性等性能,在染料吸附、油污吸附、重金属离子吸附、CO 2气体吸附等吸附领域有着广阔的应用前景。综述了纳米纤维素的制备方法、纳米纤维素基气凝胶的制备工艺及其在吸附领域的应用,探讨了纳米纤维素基气凝胶在研发中存在的问题,展望了纳米纤维素基气凝胶在吸附领域的未来发展方向。     

纤维素基分子印迹吸附剂的制备及性能研究

以纤维素为原料,对其进行接枝共聚、磺甲基化改性,随后,以改性纤维素为载体,苦参碱为模板分子,戊二醛为交联剂,制备纤维素基苦参碱分子印迹吸附材料。利用FT-IR、SEM和GPC对印迹吸附材料进行了表征,探讨聚合物制备过程中各因素的影响。结果表明,所得的纤维素接枝共聚物的分子量及分子量分布表明该聚合反应是活性可控的。红外分析显示,通过磺甲基化改性,纤维素丙烯酰胺接枝共聚物(Cell-g-PAM)上的酰胺基特征峰减弱,出现了磺酸基特征峰。表面印迹改性后,纤维素基分子印迹吸附剂(MIP-SPAM)表面呈多孔状态,有利于吸附,印迹后吸附材料对400mg/L的苦参碱的在2h时间内吸附容量可达73.064mg/g,吸附速度及吸附容量明显高于非印迹纤维素改性材料。     

纳米纤维素基复合材料及其用于柔性储能器件的研究进展

纳米纤维素是一类具有大比表面积、高反应活性、高机械强度、良好生物相容性、优异热稳定性以及可降解等优异性能的纳米高分子材料。根据其来源、特性、制备方法,可大致分成纤维素纳米纤丝(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)、细菌纤维素(BC)三类,三者的微观形态和尺寸大小有所差异。纳米纤维素凭借其高抗张强度,在复合增强材料的填充应用上表现出优异的机械柔韧性,借此将其与导电聚合物、碳材料和金属化合物等导电物质复合,可形成具有优异力学性能和电化学性能的导电复合材料,这类材料在柔性储能器件等领域有着广泛的应用前景。本文重点回顾了纳米纤维素与多种导电物质复合制备导电复合材料的工艺方法及电化学性能表征,并概述了基于纳米纤维素的导电复合材料在柔性储能器件锂离子电池(LIBs)和超级电容器(SCs)上的应用研究进展,在总结相关研究的基础上进一步讨论了上述制备应用过程中存在的问题,并针对此类问题展望了纳米纤维素基导电复合材料在今后研究应用的重点和方向。     

生物纤维素的制备及在创面愈合中的应用进展

生物纤维素，也称细菌纤维素，是一种由微生物在发酵过程中合成的高分子纤维素。它具有许多独特的性质，如高吸水保湿性、有效的细菌屏障、超细纳米纤维空间结构、高弹性模量以及良好的透明度和生物相容性等。这些性质使得生物纤维素能够被制备成新型敷料应用于临床医学。文中对生物纤维素的结构和性能、制备方法及在慢性创面敷料、骨修复材料、眼科材料、心血管外科材料中的应用进行了综述，并展望了生物纤维素敷料未来的发展趋势，为其在医学及其他领域的研究和开发提供参考。     

纤维素化学改性的研究进展

纤维素作为自然界来源丰富的天然高分子材料,具有可再生、生物相容性好、可完全生物降解等优越性能,是最有潜力的绿色材料之一,对纤维素资源的有效利用已成为化学、化工和材料科学领域的研究热点。目前,纤维素的研究主要集中在以下三个方面:(1)寻找环境友好的溶剂体系,对纤维素溶液直接加工;(2)利用化学反应,减弱纤维素分子内及分子间氢键作用,制备可溶解在普通溶剂中的纤维素衍生物或接枝共聚物;(3)以纤维素衍生物为结构单元,通过引入特定基团或其他高聚物修饰来构建新型纤维素功能材料。然而,由于缺乏有效的纤维素溶剂,传统的纤维素改性均在多相介质中进行,存在工艺复杂、产品均一性差、结构控制困难及能耗高等问题,研究可发生化学反应的纤维素新溶剂体系成为解决这一问题的有效途径。在过去的几十年里,人们开发了多种新溶剂体系来溶解和加工纤维素,如N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)、聚甲醛/二甲基亚砜(PF/DMSO)、二甲基亚砜/三水合四丁基氟化铵(DMSO/TBAF·3H_2O)、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、离子液体(ILs)、熔盐水合物、碱/尿素/水体系等。其中,DMAc/LiCl和ILs具有极强的化学稳定性,是纤维素均相酯化和接枝共聚的理想溶剂,碱/尿素/水体系由于碱的存在是纤维素进行均相醚化的优异介质。纤维素的均相化学改性为开发简单、经济、高效、高品质的纤维素基功能材料提供了新的途径。在上述体系中,以纤维素为原料已加工成不同类型的再生纤维素材料(再生纤维素纤维、膜、水凝胶、气凝胶、复合材料)及多种纤维素衍生物(纤维素酯、醚、接枝共聚物)。其中,TEMPO体系氧化反应、醛基-氨基的席夫碱反应、共价交联反应、叠氮-炔烃环加成反应、巯基-烯基的"点击化学"反应、活性/可控自由基聚合反应如原子转移自由基聚合(ATRP)、氮氧稳定的自由基聚合(NMP)及可逆加成断裂链转移聚合(RAFT),已成为纤维素基高聚物制备技术的发展态势,为纤维素的加工与功能化提供了新的多用途平台,在药物控释、污水净化、造纸行业、涂层材料等领域有广泛的应用。此外,纤维素衍生物除单独使用外,还可作为结构单元构筑具有新型结构与功能的纤维素材料,形成的接枝聚合物在特定条件下可表现出自组装行为。本文归纳了氧化纤维素的研究进展,综述了纤维素衍生物的最新制备方法及应用,介绍了基于交联纤维素构建纤维素水凝胶的发展现状,对比分析了传统自由基聚合、离子聚合、开环聚合及活性/可控自由基聚合制备纤维素接枝共聚物的原理与特点,最后探讨了未来纤维素的发展趋势。     

纤维素基金属纳米粒子复合催化剂的制备与应用

纤维素是一种来源广泛、比表面积大、多羟基且环境友好型的生物高分子材料,其水悬浮液可形成三维网络缠结结构,从而为具有催化活性的金属纳米粒子提供负载位点,使其均匀分散并固定于基底内部或表面构建复合催化剂材料,进而有效提高催化性能.本文综述了纤维素基金属纳米粒子复合催化剂的制备及应用的相关研究,重点介绍了不同纤维素基材料作为...     

纳米纤维素基传感器的制备及其应用研究进展

可再生纳米纤维素近年来备受关注,纳米纤维素的优势在于来源广泛、制备方法多样、可生物降解、安全无毒、高比表面积、较高强度、较低密度和良好的热稳定性等.本论文主要针对纳米纤维素的制备方法、基于纳米纤维素制备的2D膜材料传感器与3D凝胶材料传感器的应用研究进展进行分析,重点介绍了纳米纤维素基传感器在接近传感、pH传感、电化学...     

纤维素基气凝胶吸附性能的研究进展

目前,水体污染和气体污染是环境污染中较为突出的2个问题。在解决污染的诸多办法中,吸附法因适应性好、操作简单而备受研究人员的青睐。在诸多吸附材料中,纤维素气凝胶具有高比表面积、高孔隙率、可再生性、良好的生物相容性和可降解性等优良特性,成为吸附分离领域的研究热点。文中着重介绍了纤维素气凝胶吸附重金属离子、油类、染料、有机物、盐类、PM2.5等污染源的机理、改性处理和应用,探讨了纤维素气凝胶应用于吸附分离领域存在的主要问题和面临的挑战,并对其发展前景进行了展望。     

纳米纤维素基材料在柔性电子器件中的应用

目的 由于纳米纤维素基材料良好的柔韧性、热力学性能和高透明度,近年来在柔性电子产品中引起越来越多的关注。通过综述该领域的研究进展,将有助于研究人员更高效地开展研究。方法 综述3类纳米纤维素的制备方法及将纳米纤维素基材料应用在柔性电子产品中的研究进展。分别阐述纳米纤维素基材料应用于器件柔性衬底及绝缘材料的研究实例,并讨论纳米纤维素在各种应用方向中的优势以及存在的问题,最后对材料的未来应用前景进行展望。结论 纳米纤维素是天然纤维素与纳米技术结合的产物,可主要划分为纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶以及细菌纤维素3类。近年来,纳米纤维素基材料作为电子器件柔性衬底、绝缘材料等研究均有许多成果问世。虽然纳米纤维素基电子器件的开发还主要停留在实验室阶段,但是与传统的石油化工产品相比,纳米纤维素具有原材料丰富、环保可降解等优点。对纳米纤维素基新型材料的开发利用,有助于解决人类社会中日益严重的电子垃圾问题。     

生物质金属氧化物复合纳米材料用于污水除磷的研究进展

磷是水体富营养化的限制性污染因子，吸附法是污水深度除磷的常用技术之一。在众多吸附材料中，纳米金属氧化物因活性位点多、选择性强等特点被认为是理想的除磷吸附剂，但也存在易团聚、难操作、易流失等应用瓶颈。生物质材料来源广、成本低，具有丰富的孔隙结构和较高的比表面积，且富含羟基、羧基等功能基团，是纳米金属氧化物理想的载体材料。对生物基金属氧化物复合纳米材料在污水除磷领域的研究进展进行了总结和评述，介绍了材料的制备方法及深度除磷机制，并对其未来的研究发展方向进行了展望。     

重金属吸附材料的研究进展

重金属不能被微生物降解,微量即可产生显著毒性,并易在生物体内特别是人体内富集而产生累积性中毒,是一类对人类危害极大的污染物。重金属废水是对环境污染最严重,对人类危害最大的废水之一。迄今,已研发了多种重金属废水处理方法,主要有化学沉淀法、铁氧体法、离子交换法、膜分离、浮选法、电化学方法和吸附法等。其中,吸附法因其操作简单、效率较高、成本较低等优点,在重金属废水处理中获得日益广泛的应用。吸附法处理重金属废水的关键在于吸附材料的性能。用于重金属废水处理的吸附材料按来源可分为天然吸附材料、合成吸附材料和生物吸附材料。综述了重金属吸附材料的研究进展,分析了存在的问题与不足,提出了发展趋势和方向。